BCM基础教程解析.pptx

湖北三湖北三环汽汽车电器有限公司器有限公司 BCM教教程程EDTEDT2011.12EDTEDT目目录v概概述述 v产品品结构构v部分常用部分常用电路路结构构介介绍v一般故障的分析一般故障的分析v其他其他 2 2EDTEDT概概述述相关名词：相关名词：vBCM BCM 车身控制模块车身控制模块vECU ECU 电子控制单元电子控制单元vI/O I/O 输入输入/输出输出(接插件体现的是产品的接插件体现的是产品的I/O)I/O)vRKE RKE 高频无钥匙进入高频无钥匙进入vKEELOQ KEELOQ 美国美国MICROCHIPMICROCHIP公司一种加密技术公司一种加密技术3 3EDTEDT概概述述4 4一般一般BCM产品功能：产品功能：v玻璃升降控制。电动车窗控制、防夹，遥控锁门后自动关窗玻璃升降控制。电动车窗控制、防夹，遥控锁门后自动关窗v遥控中央门锁控制（防盗），引擎锁定。门锁、行李箱、油箱盖等。遥控中央门锁控制（防盗），引擎锁定。门锁、行李箱、油箱盖等。包括高频主动无钥匙进入（包括高频主动无钥匙进入（RKE）v电动后视镜控制。后视镜调节，自动折叠及打开电动后视镜控制。后视镜调节，自动折叠及打开v灯光（顶灯、踏步灯、大灯、前后雾灯、转向及危险警报灯等）控制灯光（顶灯、踏步灯、大灯、前后雾灯、转向及危险警报灯等）控制v雨刮、洗涤控制。可根据车速、雨量自动调节刮水速度雨刮、洗涤控制。可根据车速、雨量自动调节刮水速度v安全带指示报警等各种基本控制功能安全带指示报警等各种基本控制功能。在基本功能上具备关联化（逻辑功能关联，人性化设计等，比如大灯在基本功能上具备关联化（逻辑功能关联，人性化设计等，比如大灯自动熄灭、遥控锁车后自动关窗等功能）。自动熄灭、遥控锁车后自动关窗等功能）。EDTEDT产品品结构构一般一般BCM的结构组成的结构组成 绿色方框为一般绿色方框为一般BCM的内部常用电路结构，的内部常用电路结构，REFINE祥和车的祥和车的BCM实际上也可以归结为实际上也可以归结为ETACS，功能的主要区别是，功能的主要区别是ETACS通常不直接驱通常不直接驱动外部大负载（如大小灯、电机等），而是通过外接继电器来对负载进动外部大负载（如大小灯、电机等），而是通过外接继电器来对负载进行控制，而行控制，而BCM内部具有继电器等功率器件，可以直接控制大负载。内部具有继电器等功率器件，可以直接控制大负载。5 5EDTEDT部分常用部分常用电路路结构构介介绍 电源管理电源管理：因为汽车电源电压为因为汽车电源电压为9V16V，而组成电子产品的元件的工作电压，而组成电子产品的元件的工作电压有自身需求及限制，所以需要将电源电压转换为产品系统所需工作电压，通常有自身需求及限制，所以需要将电源电压转换为产品系统所需工作电压，通常为为5V（某些系统可能有不同的电压需求，如（某些系统可能有不同的电压需求，如3.3V），具体根据系统而异。简），具体根据系统而异。简单概括：将车用电源转换为单概括：将车用电源转换为5V，它为系统提供必须的工作条件，它为系统提供必须的工作条件-动力动力。汽车系统基本上采用线性稳压器（转换效率低、成本低）和开关电源（转换效汽车系统基本上采用线性稳压器（转换效率低、成本低）和开关电源（转换效率高、成本高）两种方式率高、成本高）两种方式.6 6一种线性稳压器一种开关稳压电源电路 以上为两种基本电路示例，实际使用电源电路还要附加一些保护，如浪涌保护、跌落保护，以对应汽车恶劣环境，保证系统安全、稳定的工作。（对应标准如ISO11452、ISO7637-2等）EDTEDT部分常用部分常用电路路结构构介介绍 MCU：通常通常BCM功能较多，功能较多，MCU作为关键器件，对相应输入做出反应，根据作为关键器件，对相应输入做出反应，根据预先的逻辑规划做出相应的输出控制。它是系统的预先的逻辑规划做出相应的输出控制。它是系统的大脑大脑。MCU就是将就是将计算机的计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种、定时计数器和多种I/O接口集成接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，通常称之为单片机。在一片芯片上，形成芯片级的计算机，通常称之为单片机。汽车系统可采用的汽车系统可采用的MCU种类繁多，其指令系统也不尽相同种类繁多，其指令系统也不尽相同.但但MCU工作的基本条件都包括：时钟、工作的基本条件都包括：时钟、电源、适用的软件电源、适用的软件,其参数众多，这里不做详细介绍。其参数众多，这里不做详细介绍。MCU加上各种外围器件，再写入适用的软件，便能组成满足各种功能要求加上各种外围器件，再写入适用的软件，便能组成满足各种功能要求的的MCU系统。常见的系统。常见的BCM就是一个典型的就是一个典型的MCU系统，通常系统，通常BCM只有一颗只有一颗MCU，根据需要不同也有双，根据需要不同也有双MCU、多、多MCU系统。系统。7 7 MCU根据适用工作温度分为商用级、工业级、汽车级。EC8的BCM采用的是瑞萨公司（NEC与瑞萨已经合并）汽车级的MCU。EDTEDT部分常用部分常用电路路结构构介介绍 输入电路输入电路：BCM功能较多，功能较多，MCU作为关键器件，对相应输入做出反应，根据预作为关键器件，对相应输入做出反应，根据预先的逻辑规划做出相应的输出控制。但是由于先天限制（负载能力，扛干扰能先的逻辑规划做出相应的输出控制。但是由于先天限制（负载能力，扛干扰能力），很多信号量并不能直接施加到力），很多信号量并不能直接施加到MCU上，需要适当的输入电路将信号进行上，需要适当的输入电路将信号进行隔离、调理，再交给隔离、调理，再交给MCU进行处理，输入接口电路相当于系统的进行处理，输入接口电路相当于系统的感觉器官感觉器官。输入电路的主要作用就是保证输入信号能可靠、安全地传递给输入电路的主要作用就是保证输入信号能可靠、安全地传递给MCU。1.开关信号的处理：所谓开关信号，它就是将系统与电源正（后称开关信号的处理：所谓开关信号，它就是将系统与电源正（后称B+）或者）或者电源地（后称电源地（后称GND），系统据此判断是否存在开关动作。开关输入只有两种：），系统据此判断是否存在开关动作。开关输入只有两种：接高、接地。接高、接地。接高。如点火开关，开关打开，到接高。如点火开关，开关打开，到BCM的信号便会接入的信号便会接入B+，点火开关关，点火开关关闭，到闭，到BCM的信号便会的信号便会 悬空。悬空。如门接触开关，车门打开，开关接通，到如门接触开关，车门打开，开关接通，到BCM的信号便会接地，车门关闭，的信号便会接地，车门关闭，到到BCM得信号便会悬空。得信号便会悬空。8 8 实际上BCM内部处理电路必须有自己的稳定的逻辑电平状态，必须由外界的输入使得这种逻辑发生变化，才能被BCM最终识别。关于逻辑电平可参考相关资料。一般可靠的高电平要求大于0.7*VDD,可靠的低电平要求小于0.2*VDD（这个范围并不是绝对的），介于两种电平之间的介于两种电平之间的输入，输入，MCU有可能对逻辑判断错误，这也是我们很多时候要规定信号的电压有可能对逻辑判断错误，这也是我们很多时候要规定信号的电压幅度的原因，开关的接触电阻过大也会导致输入信号的错误。幅度的原因，开关的接触电阻过大也会导致输入信号的错误。EDTEDT部分常用部分常用电路路结构构介介绍 接高两种常用电路接高两种常用电路 接地两种常用电路接地两种常用电路 9 9EDTEDT部分常用部分常用电路路结构构介介绍 2.脉冲信号的输入：脉冲信号的输入：脉冲信号可以简单理解为开关信号的一种，而这种开关动作具有某种周期规脉冲信号可以简单理解为开关信号的一种，而这种开关动作具有某种周期规律。如车速信号、气囊信号，甚至某些数据信号（如解码器数据输入）。律。如车速信号、气囊信号，甚至某些数据信号（如解码器数据输入）。1010 左图为某些气囊模块的输出接口电路，这种集电极开路输出的结构，内部并无上拉，它本身是不会产生电平的变化的，需要BCM内部提供上拉，否则BCM不能对工作状态进行判断。（有些车速信号的输出也和这种形式类似）重点：所有不同电子部件之间只要有信号的连重点：所有不同电子部件之间只要有信号的连接，那么它们的接口都要进行软硬件的匹配，方接，那么它们的接口都要进行软硬件的匹配，方能保证系统的可靠工作。能保证系统的可靠工作。EDTEDT部分常用部分常用电路路结构构介介绍 3.A/D转换：转换：MCU的运算处理是以数字进行的。很多传感器的输入（如阳光、雨量），电的运算处理是以数字进行的。很多传感器的输入（如阳光、雨量），电流（车窗电机是否堵转）的检测等最终都是对电压模拟量的测量，某些微小的流（车窗电机是否堵转）的检测等最终都是对电压模拟量的测量，某些微小的电压变化量，其变化不能被电压变化量，其变化不能被MCU之极识别，还需要增加适当的放大电路以提升之极识别，还需要增加适当的放大电路以提升信号幅度。信号幅度。1111上图为为雨刮间歇档调整速度的接口电路，通过旋转组合开关手柄上的电位器旋钮，改变输入的电压值，MCU检测到这个值的变化后，对照预先设计好的逻辑，调整雨刮的间歇时间。EDTEDT部分常用部分常用电路路结构构介介绍 4.高频接收电路：高频接收电路：遥控接收电路的作用是将遥控器发送的高频调制信号接收后再将数据解调出遥控接收电路的作用是将遥控器发送的高频调制信号接收后再将数据解调出来，由来，由MCU对数据进行处理和判断。对数据进行处理和判断。常用的高频接收电路就工作模式可分为超再生和超外差两种模式。汽车上常用常用的高频接收电路就工作模式可分为超再生和超外差两种模式。汽车上常用的工作频率有的工作频率有315MHz和和433.92MHz，也有少数工作在，也有少数工作在866MHz。法规对。法规对RKE的使用频率有严格要求。具体参见法规的使用频率有严格要求。具体参见法规 2005版版微功率微功率(短距离短距离)无线无线电设备管理暂行规定电设备管理暂行规定 1212超再生和超外差电路性能各有优缺点，超再生接收机价格低廉，经济实超再生和超外差电路性能各有优缺点，超再生接收机价格低廉，经济实惠，而且接收灵敏度高，但是缺点也很明显，那就是频率受温度漂移大，惠，而且接收灵敏度高，但是缺点也很明显，那就是频率受温度漂移大，抗干扰能力差。超外差式接收机优点是频率稳定，抗干扰能力好，和单抗干扰能力差。超外差式接收机优点是频率稳定，抗干扰能力好，和单片机配合时性能比较稳定，缺点是灵敏度比超再生低，价格远高于超再片机配合时性能比较稳定，缺点是灵敏度比超再生低，价格远高于超再生接收机。生接收机。EDTEDT部分常用部分常用电路路结构构介介绍 因为高频接收电路对于汽车电子产品而言，几乎所有因为高频接收电路对于汽车电子产品而言，几乎所有BCM都有应用。通常为都有应用。通常为了开发，生产的便利，基本作为一个标准件在使用。下图是常见的两种模块。了开发，生产的便利，基本作为一个标准件在使用。下图是常见的两种模块。1313对于高频接收电路，决定遥控接收效果的因素。除了自身的性能要求和遥对于高频接收电路，决定遥控接收效果的因素。除了自身的性能要求和遥控发射器的性能要求外，还需要配合适当的接收天线，控发射器的性能要求外，还需要配合适当的接收天线，BCM常用的有橡胶常用的有橡胶天线，外拖软导线，做的好的也可以直接使用天线，外拖软导线，做的好的也可以直接使用PCB印制天线。外拖天线和印制天线。外拖天线和印制天线，通常取所用频率波长的印制天线，通常取所用频率波长的1/2n效果最佳。波长效果最佳。波长=c/f。（。（c=光速）光速）橡胶天线，PCB印制天线，超再生接收模块 -明显标志是有一可调电感超外差接收模块-明显标志是有一声表或晶振EDTEDT部分常用部分常用电路路结构构介介绍 5.总线接口：总线接口：汽车电子的发展，产生了各种总线接口。汽车电子的发展，产生了各种总线接口。ECU单元上已经包括有传统的通信单元上已经包括有传统的通信接口，比如接口，比如I2C和和SPI等。等。在汽车电器系统中，不同电器件之间的总线接口主要包括：在汽车电器系统中，不同电器件之间的总线接口主要包括：1414 曾经的车用总线lSAE J1850 lSAE J1708lBEANlByteflightlD2B 当前的车用总线lK-LINElCAN（H-speed、L-speed）lLINlFlexRaylMOSTEDTEDT部分常用部分常用电路路结构构介介绍 以下是部分总线接口的介绍：以下是部分总线接口的介绍：1515 所有的总线通信，需要满足相应的硬件接口规范，信号规范，这是由标所有的总线通信，需要满足相应的硬件接口规范，信号规范，这是由标准规定的，通信各方必须符合标准才能发生联系；同时还要满足应用通准规定的，通信各方必须符合标准才能发生联系；同时还要满足应用通信协议，如信息矩阵等。符合上述条件才能实现系统的功能规范。信协议，如信息矩阵等。符合上述条件才能实现系统的功能规范。因为涉及内容较多，这里不作展开。因为涉及内容较多，这里不作展开。EDTEDT部分常用部分常用电路路结构构介介绍 6.遥控器的编码芯片：遥控器的编码芯片：GC-1的的BCM的的RKE遥控器编码芯片，使用的遥控器编码芯片，使用的MICROCHIP公司的公司的KEELOQ 技术芯片，型号为技术芯片，型号为HCS300。这里不对这里不对KEELOQ技术展开说明。附带两个文档，对技术展开说明。附带两个文档，对KEELOQ技术有个简技术有个简单介绍。单介绍。KEELOQ-1.PDF CHINESE KEELOQ ONE DAY WORKSHOP.PDF 1616EDTEDT部分常用部分常用电路路结构构介介绍 输出电路输出电路：BCM功能较多，功能较多，MCU作为关键器件，对相应输入做出反应，根据预作为关键器件，对相应输入做出反应，根据预先的逻辑规划做出相应的输出控制。但是由于先天限制（负载能力等），很多先的逻辑规划做出相应的输出控制。但是由于先天限制（负载能力等），很多负载量并不能直接由负载量并不能直接由MCU的的I/O进行控制，需要适当的输出接口电路使进行控制，需要适当的输出接口电路使BCM能够对外部负载进行控制。能够对外部负载进行控制。输出电路的主要作用就是利用输出电路的主要作用就是利用MCU的逻辑控制小信号来控制较大的负载。的逻辑控制小信号来控制较大的负载。BCM的主要输出控制包括以下几类：的主要输出控制包括以下几类：1.继电器控制输出：由继电器控制输出：由BCM来控制外部继电器。如启动继电器等。来控制外部继电器。如启动继电器等。2.小功率负载输出：由小功率负载输出：由BCM直接来控制外部灯负载，如安全带指示灯、顶灯、直接来控制外部灯负载，如安全带指示灯、顶灯、踏步灯等。踏步灯等。3.大功率输出：直接控制外部大功率负载。一般都是大功率输出：直接控制外部大功率负载。一般都是+12V输出，如电动车窗输出，如电动车窗控制和中控锁控制输出。控制和中控锁控制输出。1717 对于BCM的输出。不管是哪种输出方式，都要保证其负载能力能够承受外部负载。输入或者输出的整个回路中的任意部分都应该能够承受并给出足够大的裕量。EDTEDT部分常用部分常用电路路结构构介介绍 1.继电器控制输出：继电器控制输出：BCM板上继电器驱动采用的是继电器主用驱动芯片（板上继电器驱动采用的是继电器主用驱动芯片（ULQ2003），板外继），板外继电器控制采用的是带短路保护的智能功率器件。电器控制采用的是带短路保护的智能功率器件。1818与ULQ2003结构类似的驱动IC有MC1413、ULN2003等每个IC有7路控制，每个接口实际上是一个达林顿三极管结构，单路负载能力可以达到500mA.EDTEDT部分常用部分常用电路路结构构介介绍 2.小功率负载控制输出：小功率负载控制输出：继电器是最常用的功率控制器件，但是在有些时候，继电器的开关频率无法继电器是最常用的功率控制器件，但是在有些时候，继电器的开关频率无法满足要求，比如顶灯控制要求渐灭（或渐亮）的效果，就要用到满足要求，比如顶灯控制要求渐灭（或渐亮）的效果，就要用到PWM控制。这控制。这时就只能使用三极管或时就只能使用三极管或MOSFET.1919名词解释：名词解释：PWM，即脉冲宽度调制。通过调整输出周期（这个输出通常是一固定频率的开关信号）的占空比大小，控制顶灯的亮灭时间，来达到亮度调节的目的。以上是N沟道MOSFET的漏极输出控制，属于对负载的低端控制，类似有之前介绍的继电器控制电路中用到得NPN型达林顿三极管，只是所用负载能力要强很多。还有些事所谓的高端控制，即输出为高点平（一般式电源电压），一般用P沟道MOSFET或者是PNP型三极管。EDTEDT部分常用部分常用电路路结构构介介绍 3.大功率控制输出：大功率控制输出：BCM直接控制负载直接控制负载.驱动方式有大功率驱动方式有大功率MOSFET或者继电器（由于三极管的或者继电器（由于三极管的管压降较大且功率有限，一般不适合做大功率控制）。管压降较大且功率有限，一般不适合做大功率控制）。将控制负载的继电器放在在将控制负载的继电器放在在BCM上，上，BCM就可以直接带动大功率负载了，如就可以直接带动大功率负载了，如电机、大灯等。这就是电机、大灯等。这就是BCM和和ETACS的主要区别。的主要区别。2020典型的控制电机正反转的继电器控制电路EDTEDT一般故障的分析一般故障的分析概述概述 BCM的作用就是检测相应的输入，如开关信号、脉冲信号、模拟的作用就是检测相应的输入，如开关信号、脉冲信号、模拟电压等，再根据预先规划好的逻辑做相应的输出。电压等，再根据预先规划好的逻辑做相应的输出。通常出现一个问题，有时候故障是很直观明确的，可以直接确定通常出现一个问题，有时候故障是很直观明确的，可以直接确定问题点。但有时候要用排除法来确定问题点，如果能明确故障点，用问题点。但有时候要用排除法来确定问题点，如果能明确故障点，用代换部件法可进一步确认故障点的判断是否正确。代换部件法可进一步确认故障点的判断是否正确。常见故障的举例说明。常见故障的举例说明。2121EDTEDT一般故障的分析一般故障的分析 对开关不响应或者没有输入却产生输出动作对开关不响应或者没有输入却产生输出动作 作为一个系统中的关键部件，作为一个系统中的关键部件，BCM既要侦测输入并控制输出，所以某些输出既要侦测输入并控制输出，所以某些输出的不正常，必须要根据产品定义的不同逻辑中共同用到输入信号来排除输入是否的不正常，必须要根据产品定义的不同逻辑中共同用到输入信号来排除输入是否发生了问题。再最后来确定是否发生了问题。再最后来确定是否BCM产生了问题。产生了问题。前面介绍了一些常见的开关输入电路。前面介绍了一些常见的开关输入电路。BCM对开关的不正常响应，一般都是对开关的不正常响应，一般都是对这些开关的判断出现了偏差。根本原因可能有着对这些开关的判断出现了偏差。根本原因可能有着 多种情况，比如开关的多种情况，比如开关的 接地接地线是否良好？开关的接触电阻是否发生了增大现象？甚至由于振动是否导致开关线是否良好？开关的接触电阻是否发生了增大现象？甚至由于振动是否导致开关触点发生震动导通（断开）？这些都可能会造成触点发生震动导通（断开）？这些都可能会造成BCM对信号的错误判断。对信号的错误判断。总之：对于电子电器，作为系统反映出来的问题，必须要从系统各个方面来进行总之：对于电子电器，作为系统反映出来的问题，必须要从系统各个方面来进行分析。分析。2222EDTEDT其他其他 常用的硬件常用的硬件开开发/测试工具工具 频谱分析仪:用于射频信号的频率、带宽等参数的测量示波器:信号测量与调试任意波形/函数发生器:用于仿真各种汽车传感器信号高频信号发生器2323EDTEDT其他其他产品制造产品制造v电子产品主要生产设备电子产品主要生产设备v电子产品主要生产流程电子产品主要生产流程 2424EDTEDT其他其他主要生产设备主要生产设备全自动贴片机全自动贴片机 热风回流焊接机热风回流焊接机锡膏印刷机锡膏印刷机波峰焊接机波峰焊接机 ICT在线检测仪在线检测仪 高温电老化室高温电老化室2525EDTEDT其他其他产品生产流程产品生产流程2626EDTEDT湖北三湖北三环汽汽车电器有限公司器有限公司谢谢！谢谢！2011.122011.122727